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摘要 针对国内秸秆饲料收割机械割幅小、适应性较差、收获效率低、可靠性差等问题，通过三维实体建模技术设计了4.5 m矮盘式秸秆饲料收获机可折叠割台。该割台由变速器、折叠装置、分禾器、喂入滚筒和切割器等组成，利用折叠装置可实现4.5 m宽幅割台的折叠运输，同时提高了割台的收获效率;割台专用变速器实现了同轴不同转速的输出，提高了割台传动系统的可靠性和紧凑性，对国内4.5 m以上大割台的设计具有重要的参考价值。
关键词 秸秆饲料;收获机;割台;变速器;同轴双转速
中图分类号 S220.2文献标识码 A
文章编号 0517-6611（2019）10-0182-03
Abstract Aiming at the problems of small amplitude， poor adaptability， low harvesting efficiency， and poor reliability of domestic straw forage harvesting machinery， a 4.5 meter short dish type straw forage harvester collapsible cutting table was designed through 3D solid modeling technology. The header consists of the transmission， the folding device， the branching device， the feed roller and cutters. The folding device can realize the folding and transportation of a 4.5meterwide header and improve the harvesting efficiency of the header. The transmission realizes the output of different coaxial speeds， improves the reliability and compactness of the header transmission system， and it has important reference value for the domestic design of large headers above 4.5 m.
Key words Straw feed;Harvester;Header;Transmission;Coaxial double speed
秸秆饲料收获机械作为畜牧业可持续发展的关键设备，其性能至关重要。近年来，国内对秸秆饲料收获机械的研究越来越重视。河北农业大学冯佐龙对2.1 m割幅的4QZ-12型青饲料收获机关键部件进行了研究，设计了回转圆盘式切割刀盘和喂入辊压紧装置，并对抛送装置进行了受力分析，取得了较好的效果[1]。山东农业大学的刘晓等[2]于2017年开发设计了2.2 m的青饲料收获机割台，该割台对扶禾器、分禾器、碾压喂入装置、物料切碎抛送装置等进行了详细的设计，工作效率较高。山东理工大学的崔萌[3]2015年对玉米收获机割台非对行喂入装置进行了深入研究，提出了玉米植株喂入新方案，较好地解决了不对行高效喂入的问题。
山东农业大学的丛宏斌等[4]设计了2行的4YQK-2型茎秆青贮打捆玉米收获机，该收获机采用茎穗兼收型割台，工作安全可靠，茎秆切碎、破节及打捆效果理想。
国内学者对割台的研究大部分集中在2.0～3.0 m的中小型割台，对4.5 m以上割台的研究几乎是空白。因此，开发设计宽幅高效大割台对提高秸秆饲料收获机械效率、提升青饲料收获机技术水平具有重要意义。
1 秸秆饲料收获机割台总体结构及工作原理
1.1 总体结构
割台是秸秆料收获机械的关键部件，决定了收获机的工作可靠性和收获效率。秸秆饲料收获割台由机架、切割器、喂入滚筒、螺旋喂入机构、前拨禾星轮、后拨禾星轮、分禾器、分禾叉、导流板和液压折叠机构等主要零部件组成，其三维实体结构如图1所示。
1.2 工作原理
秸秆饲料收获机收获作业时，玉米等作物秸秆首先被扶禾器扶禾，然后通过分禾器分别导入割台切割部，割台切割部由滚筒下方的锯齿式圆盘割刀组成，作物秸秆被刀盘割断后在导入滚筒和导流板的作用下推向前拨禾星轮和后拨禾星轮，最后在后拨禾星轮的作用下经碾压喂入装置进入切碎装置进行后续的切碎和拋送工作。
2 秸秆饲料收获机割台关键部件的设计
2.1 割台切割器
2.1.1 切割器类型的选择。
国内使用最為广泛的切割器类型有圆盘式、甩刀式和往复式等[5-6]，该设计采用圆盘回转式切割器，切割刀片采用锯齿型刀片，刀片数为4片，呈环形排列在刀盘周围，每个刀片的扇形角为 90°，铆接在圆盘刀座上，其结构如图2、3所示。
2.1.2 刀片的尺寸计算。
2.1.3 割刀转速的确定。
圆盘切割器刀盘的转速取决于切割需求速度，根据经验，切割器在没有支撑的情况下切割作物时，刀片的线速度应为50～90 m/s，割刀上任何一点速度都是割台前进速度与切割器回转速度的合成速度，因此其速度为：
2.1.4 刀片选材和确定。
切割刀片设计成锯齿形，其优点是制造工艺简单，工作平稳。内圆环半径为275 mm，外圆环半径为372.5 mm，厚度为3 mm，每个刀片均由4个铆钉固定在刀盘上。考虑到刀片在高速旋转切割的情况下，受力复杂，易产生弯曲变形，所以刀片选用65 Mn 优质碳素结构钢。 2.2 分禾器
分禾器被固定在青贮机割台的左右两侧，分禾器可以把暂时不收割的作物和待收割的作物秸秆分开，并且将待收割的作物向后引导[8-9]。分禾器设置在青贮机割台的最前端，为了使其容易插入倒伏作物的茎秆之间，分禾器的前端与地面平行，其优点是耐磨损、强度高、寿命长，分禾器三维实体造型如图4所示。
2.3 喂入滚筒
喂入滚筒的三维模型如图5所示，喂入滚筒在该割台中主要有3个作用，分别是拨禾、夹持和脱离，即分禾叉协同喂入滚筒把作物茎秆导向割台，实现拨禾;喂入滚筒与相邻喂入滚筒共同作用把作物茎秆夹住，实现夹持;作物茎秆从喂入滚筒分离出来实现脱离，以防止作物茎秆把割台缠住进而造成堵塞。
2.4 割台变速器
2.5 折叠装置
3 结论
该设计采用三维实体建模技术完成了4.5 m矮盘式秸秆饲料收获机可折叠割台的设计，分别对变速器、折叠装置、分禾器、喂入滚筒和切割器等进行了仿真设计，该割台具有结构紧凑、效率高、可靠性好的优点，6个切割器刀盘可同时进行不分行收割，收获效率高。割台的工作幅宽为4.5 m，运输宽度为3.0 m，重约2.1 t。该设计对大型可折叠割台的应用具有一定的参考价值。
参考文献
[1] 冯佐龙.4QZ-12型青饲料收获机关键部件的研究[D].保定：河北农业大学，2008.
[2] 刘晓，侯加林，李文，等.青饲料收获机割台的设计[J].中国农机化学报，2017，38（6）：11-15.
[3] 崔萌.玉米收获机割台不对行喂入装置的研究[D].淄博：山东理工大学，2015.
[4] 丛宏斌，李明利，李汝莘，等. 4YQK-2 型茎秆青贮打捆玉米收获机的设计[J].农业工程学报，2009，25（10）：96-100.
[5] 万霖，车刚，汪春，等.4QZR-30型青贮饲料收获机设计与试验[J].农业机械学报，2008，39（3）：187-190.
[6] 曹洪国.青饲收获机产品技术与发展趋势[J].农业机械，2003（5）：16-19.
[7] 中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007.
[8] 郭榮钗.常见几种玉米青贮收获机的适应性分析[J].当代农机，2009（5）：74-75.
[9] 张科星，王昕伟，贾晶霞.国内外青贮饲料收获机械发展概况与趋势[J].农业机械，2009（10）：33-34.
[10] 陈立东，薛飞，贾伟建，等.一种秸秆饲料收获机割台传动装置：CN201720770481.3[P].2018-01-30.
关键词 秸秆饲料;收获机;割台;变速器;同轴双转速
中图分类号 S220.2文献标识码 A
文章编号 0517-6611（2019）10-0182-03
Abstract Aiming at the problems of small amplitude， poor adaptability， low harvesting efficiency， and poor reliability of domestic straw forage harvesting machinery， a 4.5 meter short dish type straw forage harvester collapsible cutting table was designed through 3D solid modeling technology. The header consists of the transmission， the folding device， the branching device， the feed roller and cutters. The folding device can realize the folding and transportation of a 4.5meterwide header and improve the harvesting efficiency of the header. The transmission realizes the output of different coaxial speeds， improves the reliability and compactness of the header transmission system， and it has important reference value for the domestic design of large headers above 4.5 m.
Key words Straw feed;Harvester;Header;Transmission;Coaxial double speed
秸秆饲料收获机械作为畜牧业可持续发展的关键设备，其性能至关重要。近年来，国内对秸秆饲料收获机械的研究越来越重视。河北农业大学冯佐龙对2.1 m割幅的4QZ-12型青饲料收获机关键部件进行了研究，设计了回转圆盘式切割刀盘和喂入辊压紧装置，并对抛送装置进行了受力分析，取得了较好的效果[1]。山东农业大学的刘晓等[2]于2017年开发设计了2.2 m的青饲料收获机割台，该割台对扶禾器、分禾器、碾压喂入装置、物料切碎抛送装置等进行了详细的设计，工作效率较高。山东理工大学的崔萌[3]2015年对玉米收获机割台非对行喂入装置进行了深入研究，提出了玉米植株喂入新方案，较好地解决了不对行高效喂入的问题。
山东农业大学的丛宏斌等[4]设计了2行的4YQK-2型茎秆青贮打捆玉米收获机，该收获机采用茎穗兼收型割台，工作安全可靠，茎秆切碎、破节及打捆效果理想。
国内学者对割台的研究大部分集中在2.0～3.0 m的中小型割台，对4.5 m以上割台的研究几乎是空白。因此，开发设计宽幅高效大割台对提高秸秆饲料收获机械效率、提升青饲料收获机技术水平具有重要意义。
1 秸秆饲料收获机割台总体结构及工作原理
1.1 总体结构
割台是秸秆料收获机械的关键部件，决定了收获机的工作可靠性和收获效率。秸秆饲料收获割台由机架、切割器、喂入滚筒、螺旋喂入机构、前拨禾星轮、后拨禾星轮、分禾器、分禾叉、导流板和液压折叠机构等主要零部件组成，其三维实体结构如图1所示。
1.2 工作原理
秸秆饲料收获机收获作业时，玉米等作物秸秆首先被扶禾器扶禾，然后通过分禾器分别导入割台切割部，割台切割部由滚筒下方的锯齿式圆盘割刀组成，作物秸秆被刀盘割断后在导入滚筒和导流板的作用下推向前拨禾星轮和后拨禾星轮，最后在后拨禾星轮的作用下经碾压喂入装置进入切碎装置进行后续的切碎和拋送工作。
2 秸秆饲料收获机割台关键部件的设计
2.1 割台切割器
2.1.1 切割器类型的选择。
国内使用最為广泛的切割器类型有圆盘式、甩刀式和往复式等[5-6]，该设计采用圆盘回转式切割器，切割刀片采用锯齿型刀片，刀片数为4片，呈环形排列在刀盘周围，每个刀片的扇形角为 90°，铆接在圆盘刀座上，其结构如图2、3所示。
2.1.2 刀片的尺寸计算。
2.1.3 割刀转速的确定。
圆盘切割器刀盘的转速取决于切割需求速度，根据经验，切割器在没有支撑的情况下切割作物时，刀片的线速度应为50～90 m/s，割刀上任何一点速度都是割台前进速度与切割器回转速度的合成速度，因此其速度为：
2.1.4 刀片选材和确定。
切割刀片设计成锯齿形，其优点是制造工艺简单，工作平稳。内圆环半径为275 mm，外圆环半径为372.5 mm，厚度为3 mm，每个刀片均由4个铆钉固定在刀盘上。考虑到刀片在高速旋转切割的情况下，受力复杂，易产生弯曲变形，所以刀片选用65 Mn 优质碳素结构钢。 2.2 分禾器
分禾器被固定在青贮机割台的左右两侧，分禾器可以把暂时不收割的作物和待收割的作物秸秆分开，并且将待收割的作物向后引导[8-9]。分禾器设置在青贮机割台的最前端，为了使其容易插入倒伏作物的茎秆之间，分禾器的前端与地面平行，其优点是耐磨损、强度高、寿命长，分禾器三维实体造型如图4所示。
2.3 喂入滚筒
喂入滚筒的三维模型如图5所示，喂入滚筒在该割台中主要有3个作用，分别是拨禾、夹持和脱离，即分禾叉协同喂入滚筒把作物茎秆导向割台，实现拨禾;喂入滚筒与相邻喂入滚筒共同作用把作物茎秆夹住，实现夹持;作物茎秆从喂入滚筒分离出来实现脱离，以防止作物茎秆把割台缠住进而造成堵塞。
2.4 割台变速器
2.5 折叠装置
3 结论
该设计采用三维实体建模技术完成了4.5 m矮盘式秸秆饲料收获机可折叠割台的设计，分别对变速器、折叠装置、分禾器、喂入滚筒和切割器等进行了仿真设计，该割台具有结构紧凑、效率高、可靠性好的优点，6个切割器刀盘可同时进行不分行收割，收获效率高。割台的工作幅宽为4.5 m，运输宽度为3.0 m，重约2.1 t。该设计对大型可折叠割台的应用具有一定的参考价值。
参考文献
[1] 冯佐龙.4QZ-12型青饲料收获机关键部件的研究[D].保定：河北农业大学，2008.
[2] 刘晓，侯加林，李文，等.青饲料收获机割台的设计[J].中国农机化学报，2017，38（6）：11-15.
[3] 崔萌.玉米收获机割台不对行喂入装置的研究[D].淄博：山东理工大学，2015.
[4] 丛宏斌，李明利，李汝莘，等. 4YQK-2 型茎秆青贮打捆玉米收获机的设计[J].农业工程学报，2009，25（10）：96-100.
[5] 万霖，车刚，汪春，等.4QZR-30型青贮饲料收获机设计与试验[J].农业机械学报，2008，39（3）：187-190.
[6] 曹洪国.青饲收获机产品技术与发展趋势[J].农业机械，2003（5）：16-19.
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[8] 郭榮钗.常见几种玉米青贮收获机的适应性分析[J].当代农机，2009（5）：74-75.
[9] 张科星，王昕伟，贾晶霞.国内外青贮饲料收获机械发展概况与趋势[J].农业机械，2009（10）：33-34.
[10] 陈立东，薛飞，贾伟建，等.一种秸秆饲料收获机割台传动装置：CN201720770481.3[P].2018-01-30.